THÈSE. Présentée à. l Université Jean Monnet de Saint-Étienne. pour obtenir. par. Estelle PARRA-DENIS. et intitulée

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1 THÈSE Présentée à l Université Jean Monnet de Saint-Étienne pour obtenir le grade de : DOCTEUR DE L UNIVERSITÉ DE SAINT ÉTIENNE Spécialité : IMAGE par Estelle PARRA-DENIS et intitulée Analyse morphologique 3D de particules de forme complexe : Application aux intermétalliques dans les alliages d aluminium. Soutenue le 12 février 2007 à Saint-Étienne devant le jury composé de : Mme Joëlle Riss Professeur, CDGA, Bordeaux I. Rapporteur M. Pierre Bonton Professeur, LASMEA, Clermont-Ferrand II. Rapporteur M. Gilles Guiglionda IR, CRV, ALCAN Examinateur M. Eric Maire CR CNRS, GEMPPM, INSA, Lyon. Examinateur M. Helmut Klöcker MR, SMS ENSM-SE, Saint-Étienne. Examinateur Mlle Cécile Barat MC, UJM, Saint-Étienne. Examinateur M. Dominique Jeulin Professeur, CMM ENSMP, Paris. Directeur M. Christophe Ducottet Professeur, UJM, Saint-Étienne. Directeur

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209 Résumé de la thèse : Le matériau étudié dans cette thèse est un alliage d aluminium 5182 contenant des particules intermétalliques de deux types : Al x (Fe,Mn) et Mg 2 Si. Au cours du laminage industriel, les particules sont brisées et redistribuées dans le volume de la tôle. Or, les particules intermétalliques contrôlent à la fois l aspect de surface et la formabilité de la tôle finale. Le travail présenté dans la thèse s articule autour de deux problématiques : mettre en évidence la distribution volumique des particules intermétalliques dans le volume de la tôle, et caractériser leur forme tridimensionnelle complexe au cours du laminage. Ainsi, des échantillons prélevés à différentes étapes du laminage sont observés par micro tomographie aux rayons X (réalisée à l ESRF). Les images tridimensionnelles obtenues sont segmentées par la méthode de segmentation multi classe. Elle permet d extraire chaque type de particule de l alliage. Une base de donnée contenant chaque particule individualisée est créée. Elle permet de reconstruire l image binaire du matériau et de travailler particule à particule. La dispersion des particules est mise en évidence par l étude du graphe des distances et de la covariance. Puis l analyse de l érosion linéaire et de la covariance permet de modéliser le matériau par un modèle probabiliste de type schéma Booléen à grains primaires sphériques. Une batterie de paramètres morphologiques caractérise la forme tridimensionnelle complexe des particules. Une analyse en composantes principales est ensuite réalisée pour synthétiser l information. Dans l espace obtenu, les particules sont classées en cinq familles de forme. Enfin, leur évolution au cours du laminage est étudiée. Abstract of the thesis : In this PhD-thesis, the studied material is an aluminium alloys 5182 containing two particles types: Al x (Fe,Mn) and Mg 2 Si. During industrial rolling, particles are broken up, and redistributed in the volume of the sheet. As particles controls surface aspect and formability of the final sheet, the work presented is based on two issues: to highlight volume distribution of intermetallic particles, and to characterize their three-dimensional shapes during the rolling process. Thus, samples extracted to different steps of the rolling process are been scanned by X ray micro tomography (performed at the ESRF). The obtained three dimensional images are segmented by a multi class thresholding method. Extraction of each particle type is allowed. A data basis containing each individualized particles is created. It ensures to reconstruct the material binary image and also to work particle by particle. The particles dispersion is highlight by the graph of distances and the covariance study. The analysis of linear erosion and covariance allows to model the material by a probabilistic Boolean model with spherical primary grains. A set of morphological parameters characterizes the intermetallic particles three dimensional complex shapes. A principal components analysis is performed to sum up the information. In the obtained subspace, particles are classified into 5 families of shapes. Their evolution is followed during the rolling process.